編譯／韋士塔

醫療植入物是用來彌補生物結構缺失的人造設備，例如心律調節器；這些裝置能支撐或增強受損的生物結構，迄今已拯救無數生命。然而，植入式裝置迄今無法突破的瓶頸就是電力來源，一旦電力耗盡，使用者必須設法充電或更換裝置，才能維持其功能。

有鑑於此，科學家希望找出新的電力來源，利用人體自身細胞產生的電力為植入式裝置供電。位於德國德勒斯登（Dresden）的新創公司Celtro GmbH，正在研發新技術，目標是讓未來的植入式裝置不會有斷電問題，也不須充電或替換。

Celtro GmbH的聯合創辦人暨董事總經理堤普（Gerd Teepe）表示：「依據摩爾定律（Moore's Law），半導體的體積會持續縮小，運算速度不斷加快，功能持續提升。目前的半導體技術非常強大，每秒可以執行1兆億次運算，但消耗的能源卻不到1瓦特（watt）。而生物體能夠維持自身功能完整性，並與周遭環境相互作用，消耗的能源夠更少。因此，隨著技術不斷進步，我們將可利用生物自身產生的電力，讓植入式裝置持續運作。」

堤普擁有半導體專業知識，他曾在摩托羅拉（Motorola）、超微（AMD）、格芯（GlobalFoundries）等科技大廠效力多年，致力研發電晶體的節能技術。提普表示：「我們深入研究鰭式場效電晶體（Fin Field Effect Transistor）、全空乏絕緣上覆矽（FDSOI）等製程技術，設計出超低功耗的電路。」

Celtro GmbH的另一位創辦人是心臟病學家、電氣生理學家皮爾考斯基（Judith Piorkowski）博士，他表示：「細胞以糖為能源，並將其轉化為電能和動能。心臟有數十億個細胞，只要取得這些細胞產生的一小部分電能，就能為心律調節器等植入物提供運作所需的能源。」

研究人員也試圖模擬膠原蛋白（collagen）的構造，設計用來製造植入式裝置的材料。以色列特拉維夫大學的加齊特（Ehud Gazit）教授，已率領研究團隊研發出類似膠原蛋白的材質，可產生電流，為小型植入式裝置提供電源。

加齊特教授表示，電力來源是植入式裝置的最大限制，最新材質將可解決電力供應問題。他指出，膠原蛋白的構造強韌且具有彈性，目前主要應用於醫療領域，不過，膠原蛋白的分子結構非常複雜，目前的應用範圍有限。

加齊特教授在發表於《自然通訊》（Nature Communications）期刊的報告中指出，研究團隊已運用奈米技術設計出類似膠原蛋白結構的膠狀材質；這種新材料具有類似膠原蛋白的強韌和彈性，並且能產生壓電效應（piezoelectricity）。

加齊特教授解釋，透過壓電效應，他們研發的新材質可接受並產生電流；如果這種膠狀材質成為植入式裝置的主要結構，將可解決現在的充電問題，免去充電、更換的繁瑣手續，大幅提升植入式裝置的使用效率。